《应用物理快报-材料》——促进知识共享与创新思维碰撞

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原标题：《应用物理快报-材料》——促进知识共享与创新思维碰撞

2024年8月《应用物理快报-材料》封面。 图片来源：《应用物理快报-材料》编辑部

【国际学术期刊拾萃】

◎王 博

2012年，在《应用物理快报》（Applied Physics Letter）创刊50周年之际，美国物理联合会（AIP）出版社创办了《应用物理快报-材料》（APL Materials），旨在为物理学领域打造一本涵盖整个材料科学领域（包括化学、生物和工程主题）的期刊。短短十余年里，期刊为全球材料科学研究人员构筑了科研交流社区。

材料让生活更美好

材料科学的历史悠久且丰富，贯穿了从古代文明的萌芽阶段到当今科技蓬勃发展的时代。在能源、交通和信息技术等关键技术领域，材料常常成为制约技术进步的瓶颈，它所能引领的突破速度更是远超传统学科。

随着人类面临的资源问题不断增加，对优质材料的需求变得愈发迫切。除电子和能源领域外，复杂材料在医疗健康中的应用也日趋广泛，包括药物递送、癌症检测、分子过滤等。

我不禁想起多年前导师对我说过的一句话：“希望你的科研和你研究的材料，能让人们的生活变得更美好一点。” 这对我产生了深远的影响。

我们有幸生活在如今这个机遇无限、合作无界的时代，每个个体都将在塑造材料科学未来道路中发挥不可或缺的重要作用。

加强国际学术合作

创刊十多年来，《应用物理快报-材料》秉持以技术为驱动力的材料应用科学的建刊初心，始终立足材料科学研究前沿，推动该领域内的合作创新。我们深耕的领域涵盖材料科学三大支柱，即材料的维度、性质和应用。

我们致力于加强国际交流与合作，首任主编朱迪斯·德里斯科尔教授曾访问中国，展示了我们在全球合作方面的决心。据科睿唯安InCites数据，从2018年至2022年的五年间，期刊发表的国际合作论文占比为36.06%，远超多学科材料科学26.27%的全球平均水平。此外，本刊目前被引用次数最多的一篇文章也是国际合作文章。

作为主编，我很荣幸继续发扬促进国际学术合作的传统。当然，我并非《应用物理快报-材料》在中国唯一的编辑代表。我们拥有一支深受推崇的编辑顾问委员会，成员来自亚洲、北美洲、欧洲等的知名院校，其中有很多杰出的中国科研人员，他们在科学方向上为我们提供建议；我们还拥有一支多元化、成就斐然的编辑团队，他们都是在各自领域的佼佼者，为期刊出版带来了宝贵的经验和见解。

见证中国重大贡献

为建立和巩固期刊在材料科学领域的全球领导地位，我们需要增加期刊主题的多样性，并培养充满活力、跨学科的引领能力。

在这一过程中，与中国科研人员建立更紧密的联系和交流不可或缺。可以说，期刊所发表的研究成果不仅见证着材料科学的发展，更见证着中国材料科学界重大且有意义的贡献。

本刊一篇引用率最高的综述文章来自厦门大学张洪良教授课题组，它着重展示了氧化镓在半导体领域的多功能性和价值。该文章自2020年2月发表以来，已获超240次引用，被科睿唯安标记为“高被引论文”。期刊中来自中国的杰作不胜枚举，包括有关自旋电子学的前瞻性文章纳米发电机在能源应用方面的综述、光催化剂前景以及柔性电子中人工智能未来前景的探讨等。

通过对科研基础设施和顶尖人才的持续投入，中国无疑已成为材料科学领域的领导者，并对全球材料科学界产生了深远的影响。自创刊以来，中国科研人员一直是本刊主要投稿和发表贡献者，能为他们发布成果提供平台，我们深感自豪。

因材料而相遇，因对话而了解，《应用物理快报-材料》邀您共塑未来！

（作者系《应用物理快报-材料》主编、北京理工大学教授）

■点评

自20世纪以来，材料科学迅速崛起，成为推动现代科技进步的核心学科之一。从钢铁的广泛应用，到半导体的崛起，再到纳米材料和生物材料的兴起，材料科学不仅推动了能源、环境、生物医学等领域的快速发展，还深刻影响着人们的日常生活和社会进步。未来材料科学将与信息技术、人工智能等多领域实现更为广泛的交叉融合，为社会经济发展注入强劲动力。

《应用物理快报-材料》作为材料科学领域的权威期刊，深刻洞察领域内最新发展趋势，不仅聚焦前沿研究，还积极促进多学科交叉融合。它以汇聚全球材料科学领域顶尖研究成果、推动材料科学发展与创新为使命，为中国及全球学者提供了开放的学术交流平台，极大地促进了知识的共享与创新思维的碰撞。

中国学者作为材料科学研究的重要力量，也成为期刊的重要贡献者和发展的见证者。他们发表高质量的研究成果，展示了中国材料科学研究的实力和水平，也为全球材料科学的发展作出了重要贡献。

点评人：唐智勇，中国科学院院士、国家纳米科学中心主任（读者 点评）

原标题：《应用物理快报-材料》——促进知识共享与创新思维碰撞 来源：科技日报

二维电子气的物理特性与应用

引言

二维电子气（2DEG）是指在二维空间中自由运动的电子气体，通常存在于半导体异质结构、石墨烯、拓扑绝缘体等材料中。由于其独特的量子特性和电子行为，二维电子气在凝聚态物理、材料科学及电子工程等领域引起了广泛关注。

二维电子气的基本概念

二维电子气的形成通常依赖于外部电场或物质的结构特性，使得电子的运动仅限于二维平面。在这种体系中，电子的运动不再是经典意义上的三维运动，而是量子化的，表现出特定的能带结构。

量子化效应

在二维空间中，电子的运动受到限制，导致其能量状态发生量子化。在低温条件下，电子的行为可以用量子力学来描述，出现了量子霍尔效应、量子反常霍尔效应等现象。

电子密度与温度

二维电子气的特性与其电子密度和温度密切相关。高电子密度会导致强烈的电子相互作用，从而影响其传导性质和相变行为。同时，温度的变化也会对电子的行为产生显著影响，例如在低温下，电子的散射机制发生变化，电导率显著提高。

二维电子气的特性

电子传导

在二维电子气中，电子的传导机制与三维系统不同。电子的运动主要受到散射的影响，散射机制可以是杂质散射、声子散射等。二维电子气中的电导率可以通过以下公式描述：

�=��2��σ=mne2τ

其中，�n为电子密度，�e为电子电荷，�τ为散射时间，�m为电子有效质量。

量子霍尔效应

当外部磁场垂直于二维电子气平面时，会出现量子霍尔效应。这种效应表现为电导量子化，即电导的值是基本电导单位（�2/ℎe2/h）的整数倍。量子霍尔效应不仅提供了基础物理研究的重要课题，也为高精度的电阻标准提供了基础。

超导性

在某些条件下，二维电子气还可能展现超导性，特别是在高温超导材料中。超导性是指材料在低温下电阻消失的现象，与电子的配对行为密切相关。研究二维电子气中的超导现象，有助于理解超导机制及其潜在应用。

二维电子气的应用

电子器件

二维电子气在现代电子器件中具有重要应用。其高电子迁移率和可调电子性质使其成为下一代电子器件的理想材料。特别是在场效应晶体管（FET）中，二维电子气可以用于提高开关速度和降低功耗。

量子计算

二维电子气在量子计算领域也展现了潜力。利用其量子特性，可以构建量子比特（qubits），实现量子信息处理和存储。研究者正在探索通过控制二维电子气的相互作用，实现量子纠缠和量子逻辑门的构建。

储能设备

在储能设备方面，二维材料（如石墨烯）能够用于制造超级电容器和电池电极。二维电子气的高表面积和良好的导电性使其成为高效储能材料的候选者。

结论

二维电子气作为一种重要的物理现象，不仅在基础科学研究中提供了丰富的课题，也在现代技术应用中展现了广泛的前景。随着材料科学和纳米技术的发展，二维电子气的研究将继续推动新材料的发现和新技术的应用，为未来的电子器件和量子计算提供新的可能性。

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